JPH07337089A - パルス・インバータで給電される機械の低ノイズ運転 - Google Patents
パルス・インバータで給電される機械の低ノイズ運転Info
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- JPH07337089A JPH07337089A JP7136876A JP13687695A JPH07337089A JP H07337089 A JPH07337089 A JP H07337089A JP 7136876 A JP7136876 A JP 7136876A JP 13687695 A JP13687695 A JP 13687695A JP H07337089 A JPH07337089 A JP H07337089A
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- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 パルス・インバータにより駆動される機械に
おいて、低ノイズ運転を行なう方法を提供する。 【構成】 この低ノイズ運転方法によれば、インバータ
１の出力電圧の高調波の振幅と周波数自体が計算でき、
変調パラメータの設定によって周波数スペクトル、ノイ
ズ・スペクトルをファンアウトさせ、駆動される機械２
の固定子共鳴を励起する高調波を除去することができ
る。変調パラメータである変調指数と基本発振周波数が
独立であるため、このファンアウトおよび除去は、基本
発振や機械の動作点に影響を与えない。インバータの制
御は、正弦波パルス幅変調および正弦波変調によって行
われる。この方法により、２つの縦座標番号（ｎ、ｖ）
をもつ高調波の主グループが、３つの縦座標番号（ｎ、
ｍ、ｖ）をもつサブグループにファンアウトされる。
おいて、低ノイズ運転を行なう方法を提供する。 【構成】 この低ノイズ運転方法によれば、インバータ
１の出力電圧の高調波の振幅と周波数自体が計算でき、
変調パラメータの設定によって周波数スペクトル、ノイ
ズ・スペクトルをファンアウトさせ、駆動される機械２
の固定子共鳴を励起する高調波を除去することができ
る。変調パラメータである変調指数と基本発振周波数が
独立であるため、このファンアウトおよび除去は、基本
発振や機械の動作点に影響を与えない。インバータの制
御は、正弦波パルス幅変調および正弦波変調によって行
われる。この方法により、２つの縦座標番号（ｎ、ｖ）
をもつ高調波の主グループが、３つの縦座標番号（ｎ、
ｍ、ｖ）をもつサブグループにファンアウトされる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング素子の制
御パルスを発生するための搬送波信号がある関数で変調
されるパルス・インバータによって給電される電気機械
の低ノイズ運転のための方法に関する。
御パルスを発生するための搬送波信号がある関数で変調
されるパルス・インバータによって給電される電気機械
の低ノイズ運転のための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】パルス・インバータによって給電される
大部分の機械は、人間の聴覚上最も敏感な範囲（２〜１
０ｋＨｚ）にある切換え周波数で動作する。しばしば使
用されている制御原理は、一定の搬送波周波数における
低調波法である。しかし、この方法によって発生する周
波数スペクトルは、大きい振幅の個別調波を示し、不快
なノイズが生じる。インバータの切替えの瞬間を決定す
るのに通常使用される三角搬送信号は、この方法で一定
の周波数を示す。
大部分の機械は、人間の聴覚上最も敏感な範囲（２〜１
０ｋＨｚ）にある切換え周波数で動作する。しばしば使
用されている制御原理は、一定の搬送波周波数における
低調波法である。しかし、この方法によって発生する周
波数スペクトルは、大きい振幅の個別調波を示し、不快
なノイズが生じる。インバータの切替えの瞬間を決定す
るのに通常使用される三角搬送信号は、この方法で一定
の周波数を示す。
【０００３】パルス幅変調器（ＰＷＭ）が低調波法で動
作する、パルス・インバータによって給電される装置の
低ノイズ運転のための方法は、ドイツ特許出願公開明細
書第３９１２７０６号から知られる。この場合、インバ
ータのパルス幅変調制御パルスを発生するための搬送波
信号の周波数は、定常状態で一定な値に事前に設定され
ておらず、機械の動作状態とは無関係にまた事前に設定
された周波数帯域内でたえず変化する。したがって、こ
のインバータ出力電圧の周波数スペクトルは、個別のス
ペクトル線から構成されておらず、その周波数帯域全体
にわたって分散する。
作する、パルス・インバータによって給電される装置の
低ノイズ運転のための方法は、ドイツ特許出願公開明細
書第３９１２７０６号から知られる。この場合、インバ
ータのパルス幅変調制御パルスを発生するための搬送波
信号の周波数は、定常状態で一定な値に事前に設定され
ておらず、機械の動作状態とは無関係にまた事前に設定
された周波数帯域内でたえず変化する。したがって、こ
のインバータ出力電圧の周波数スペクトルは、個別のス
ペクトル線から構成されておらず、その周波数帯域全体
にわたって分散する。
【０００４】パルス幅変調（ＰＷＭ）方式で動作する上
記の方法では、パルス周波数も変化する。発生器が搬送
波信周波数用の（たとえばガウス分布の）静的に決定さ
れた制御信号を供給する。平均値と帯域幅がこの周波数
に対して事前に設定される。この発生器は、乱数発生器
または疑似乱数発生用のデジタル発生器である。この場
合、ある範囲内で周波数スペクトルにランダムに影響を
与えることだけが可能である。ランダム変調原理による
ため、周波数スペクトルの厳密な決定は不可能である。
その上、固定子における機械的共鳴を励起する高調波
は、ある条件のときしか解消できず、あるいはもはや妨
害作用を及ぼさないように永久的に削減することができ
ない。
記の方法では、パルス周波数も変化する。発生器が搬送
波信周波数用の（たとえばガウス分布の）静的に決定さ
れた制御信号を供給する。平均値と帯域幅がこの周波数
に対して事前に設定される。この発生器は、乱数発生器
または疑似乱数発生用のデジタル発生器である。この場
合、ある範囲内で周波数スペクトルにランダムに影響を
与えることだけが可能である。ランダム変調原理による
ため、周波数スペクトルの厳密な決定は不可能である。
その上、固定子における機械的共鳴を励起する高調波
は、ある条件のときしか解消できず、あるいはもはや妨
害作用を及ぼさないように永久的に削減することができ
ない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、欠点を示さ
ず、人間の耳に快いノイズ特性ならびに可聴音量の減少
をもたらす、パルス・インバータによって給電される上
記した種類による構成の低ノイズ運転のための方法を提
供することを目的とする。
ず、人間の耳に快いノイズ特性ならびに可聴音量の減少
をもたらす、パルス・インバータによって給電される上
記した種類による構成の低ノイズ運転のための方法を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１に
記載の本発明によって解決される。
記載の本発明によって解決される。
【０００７】本発明によって達成される利点は、本質的
に、パルス・パターンに対する結果の予見できる目標作
用が可能な点にある。定義された関数で搬送波信号を変
調するので、インバータ出力電圧の調波の振幅と周波数
とが厳密に計算可能である。すなわち、インバータ出力
電圧のスペクトルがどの瞬間でも得られる。パラメータ
の的を絞った設定により、高調波周波数を均等に分布さ
せることができる。それにより、調波振幅が小さくな
る。したがって、調波振幅がより小さく、周波数スペク
トルにおける調波の分布が均一なため、従来の方法に比
べて分布性が低いと感じられ、レベルの低いノイズが得
られる。
に、パルス・パターンに対する結果の予見できる目標作
用が可能な点にある。定義された関数で搬送波信号を変
調するので、インバータ出力電圧の調波の振幅と周波数
とが厳密に計算可能である。すなわち、インバータ出力
電圧のスペクトルがどの瞬間でも得られる。パラメータ
の的を絞った設定により、高調波周波数を均等に分布さ
せることができる。それにより、調波振幅が小さくな
る。したがって、調波振幅がより小さく、周波数スペク
トルにおける調波の分布が均一なため、従来の方法に比
べて分布性が低いと感じられ、レベルの低いノイズが得
られる。
【０００８】請求項１に記載の方法の有利な発展及び改
良が、従属請求項に記載の処置によって可能である。機
械的固定子共鳴を励起させる周波数帯域が、ベッセル関
数によって除去される。
良が、従属請求項に記載の処置によって可能である。機
械的固定子共鳴を励起させる周波数帯域が、ベッセル関
数によって除去される。
【０００９】本発明の２つの実施例を図面に示し、以下
でより詳しく説明する。
でより詳しく説明する。
【００１０】
【実施例】図１は、３相パルス・インバータ１によって
給電される電気機械２の概略図である。インバータ１
は、６個のスイッチング素子３からなる。変調器４にお
いて、スイッチング素子３のスイッチング・パルスは、
変調信号ｕSta、b、c と搬送信号ＵH との比較によって決
まる。電圧ｕa、b、c はインバータ出力電圧、ｕ1a、b、cは
固定子電圧、ｕ0 は星形ゼロ点、電圧Ｕd は入力直接電
圧である。インバータ出力電圧ｕa、b、c は、入力直接電
圧の半分Ｕd/2 が正または負の符号をもつ出力に切り替
わったときに上昇する。
給電される電気機械２の概略図である。インバータ１
は、６個のスイッチング素子３からなる。変調器４にお
いて、スイッチング素子３のスイッチング・パルスは、
変調信号ｕSta、b、c と搬送信号ＵH との比較によって決
まる。電圧ｕa、b、c はインバータ出力電圧、ｕ1a、b、cは
固定子電圧、ｕ0 は星形ゼロ点、電圧Ｕd は入力直接電
圧である。インバータ出力電圧ｕa、b、c は、入力直接電
圧の半分Ｕd/2 が正または負の符号をもつ出力に切り替
わったときに上昇する。
【００１１】図２ａは、変調信号ｕSta と搬送信号ｕH
の電圧変化曲線を示す。信号ＵSt a とｕH との交点が、
スイッチング素子３のスイッチングの瞬間５を与える。
正弦波の変調信号ｕSta と三角波形の搬送波信号ｕH と
の各交点で、インバータ出力電圧ｕa の極性が変化す
る。変調信号ｕSta、b、c の変調度ａ0 （変調指数）と基
本発振周波数ｆ1 とが、インバータ出力電圧ｕa、b、c の
基本発振ｕGSの振幅ａ0 ・（Ｕd ／２）と周波数ｆ1 を
決定する。三角波搬送波信号ｕH のサイクル周波数Ｆ
が、インバータのスイッチング周波数Ｆを決定する。
の電圧変化曲線を示す。信号ＵSt a とｕH との交点が、
スイッチング素子３のスイッチングの瞬間５を与える。
正弦波の変調信号ｕSta と三角波形の搬送波信号ｕH と
の各交点で、インバータ出力電圧ｕa の極性が変化す
る。変調信号ｕSta、b、c の変調度ａ0 （変調指数）と基
本発振周波数ｆ1 とが、インバータ出力電圧ｕa、b、c の
基本発振ｕGSの振幅ａ0 ・（Ｕd ／２）と周波数ｆ1 を
決定する。三角波搬送波信号ｕH のサイクル周波数Ｆ
が、インバータのスイッチング周波数Ｆを決定する。
【００１２】 Ｆ＝Ｆ0 ＋△Ｆ・ｓｉｎ（２・π・ｆF ・ｔ＋φF ） この場合、Ｆ0 は基本パルス周波数、△Ｆはパルス周波
数変調（ＰＦＭ）の周波数導関数、ｆF はパルス変調周
波数、φＦは正弦波状に変動するパルス周波数の位相位
置である。図２ｂは、基本発振周波数ｆ1 の正弦波パル
ス幅変調信号ｕSta の変化を示すグラフである。
数変調（ＰＦＭ）の周波数導関数、ｆF はパルス変調周
波数、φＦは正弦波状に変動するパルス周波数の位相位
置である。図２ｂは、基本発振周波数ｆ1 の正弦波パル
ス幅変調信号ｕSta の変化を示すグラフである。
【００１３】 ｕSta、b、c ＝ＵSt・ｃｏｓ（２・π・ｆ1 ＋δ0 ＋Ｄ） 図２ｃは、三角波搬送信号ｕH を変調する周波数ｆF の
正弦波パルス周波数変調信号の変化を示す。搬送波信号
ｕH の変調の目的は、インバータ切替え周波数Ｆの一定
な変動により、インバータ出力電圧ｕa、b、c の周波数ス
ペクトルに、均一な周波数分布が生じるように影響を及
ぼすことにある。たとえば三角波やのこぎり波など他の
曲線形状によって三角波搬送信号ｕH を変調することも
可能である。図２ｄは、インバータ出力電圧ｕa の可能
な変化を示す説明図である。電圧ブロック６の側面が切
替えの瞬間５に対応する。
正弦波パルス周波数変調信号の変化を示す。搬送波信号
ｕH の変調の目的は、インバータ切替え周波数Ｆの一定
な変動により、インバータ出力電圧ｕa、b、c の周波数ス
ペクトルに、均一な周波数分布が生じるように影響を及
ぼすことにある。たとえば三角波やのこぎり波など他の
曲線形状によって三角波搬送信号ｕH を変調することも
可能である。図２ｄは、インバータ出力電圧ｕa の可能
な変化を示す説明図である。電圧ブロック６の側面が切
替えの瞬間５に対応する。
【００１４】図３は、固定子周波数を低調波法で発生さ
せた場合の周波数スペクトルを示す。発生した電圧ｕa
は、搬送信号ｕH のパルス周波数Ｆが一定であるため、
パルス周波数Ｆの倍数の周りの個別周波数でのみ大きい
振幅を示す。この高調波は、鋭く不快なノイズを発生す
る。
せた場合の周波数スペクトルを示す。発生した電圧ｕa
は、搬送信号ｕH のパルス周波数Ｆが一定であるため、
パルス周波数Ｆの倍数の周りの個別周波数でのみ大きい
振幅を示す。この高調波は、鋭く不快なノイズを発生す
る。
【００１５】図４は、搬送信号ｕH の正弦波パルス周波
数変調（ＰＦＭ）を追加した固定子電圧の周波数スペク
トルの説明図である。三角波信号ｕH の周波数Ｆの変動
が一定なため、全周波数範囲にわたって高調波の分布が
均一になる。その場合、ｎとｖをパラメータとする一定
な搬送波周波数の低調波法の高調波の主要グループは、
本発明によるｎ、ｍ、ｖをパラメータとする方法のサブ
グループにファンアウトする。ただし、ｎは基本パルス
周波数Ｆ0 の縦座標番号、ｖはパルス幅変調周波数ｆ1
の縦座標番号、ｍはパルス周波数変調周波数ｆF の縦座
標番号である。以下で説明するインバータ出力電圧ｕ
a、b、c を計算するための式（数式１）中でパラメータ△
ＦとｆF を的を絞って設定することにより、スペクトル
を広くファンアウトさせることができる。
数変調（ＰＦＭ）を追加した固定子電圧の周波数スペク
トルの説明図である。三角波信号ｕH の周波数Ｆの変動
が一定なため、全周波数範囲にわたって高調波の分布が
均一になる。その場合、ｎとｖをパラメータとする一定
な搬送波周波数の低調波法の高調波の主要グループは、
本発明によるｎ、ｍ、ｖをパラメータとする方法のサブ
グループにファンアウトする。ただし、ｎは基本パルス
周波数Ｆ0 の縦座標番号、ｖはパルス幅変調周波数ｆ1
の縦座標番号、ｍはパルス周波数変調周波数ｆF の縦座
標番号である。以下で説明するインバータ出力電圧ｕ
a、b、c を計算するための式（数式１）中でパラメータ△
ＦとｆF を的を絞って設定することにより、スペクトル
を広くファンアウトさせることができる。
【００１６】図５は、本発明の方法による固定子電圧の
広くファンアウトした周波数スペクトルを示す。インバ
ータ出力電圧ｕa、b、c と高調波成分Ｕnmv は、次式を使
って計算できる。
広くファンアウトした周波数スペクトルを示す。インバ
ータ出力電圧ｕa、b、c と高調波成分Ｕnmv は、次式を使
って計算できる。
【００１７】
【数１】
【００１８】上式で調波成分は次の通りである。
【００１９】
【数２】
【００２０】上式において、 Ｕd ：入力直接電圧 ａ0 ：変調指数（０．．１） ｆ1 ：基本発振周波数、パルス幅変調周波数 Ｕnmv ：高調波の電圧振幅 ｎ：基本パルス周波数Ｆ0 の縦座標番号 ｖ：パルス幅変調周波数ｆ1 の縦座標番号 ｍ：パルス周波数変調周波数ｆF の縦座標番号 ｆF ：パルス周波数変調周波数 △Ｆ：パルス周波数変調の周波数偏移 Ｆ：パルス周波数 Ｆ0 ：基本パルス周波数 Ｊm 、Ｊv ：ベッセル関数 Ｄ：位相変位０°（ａ）、−１２０°（ｂ）、＋１２０
°（ｃ） δ0 ：変調電圧ｕStの位相位置およびインバータ出力電
圧ｕa、b、c の基本発振 γ0 ：搬送信号ｕH の位相位置 φ0 ：パルス周波数変調関数Ｆの位相位置
°（ｃ） δ0 ：変調電圧ｕStの位相位置およびインバータ出力電
圧ｕa、b、c の基本発振 γ0 ：搬送信号ｕH の位相位置 φ0 ：パルス周波数変調関数Ｆの位相位置
【００２１】
【数３】
【００２２】：二項係数 基本発振 ｕGS＝（Ｕd ／２）・ａ0 ・ｃｏｓ（２π・ｆ1 ・ｔ＋
δ0 ＋Ｄ） が、パルス周波数変調周波数ｆF ならびにパルス周波数
変調の周波数偏移△Ｆから独立であるため、基本発振ｕ
GSに影響を与えずに周波数スペクトルを所望の通り変化
させることができる。
δ0 ＋Ｄ） が、パルス周波数変調周波数ｆF ならびにパルス周波数
変調の周波数偏移△Ｆから独立であるため、基本発振ｕ
GSに影響を与えずに周波数スペクトルを所望の通り変化
させることができる。
【００２３】ベッセル関数 Ｊm （ｎ・△Ｆ／ｆF ） Ｊv （ｎ・π／２・ａ0 ） または比 △Ｆ／ｆF が、高調波成分の振幅Ｕnmv を決定する。この比が大き
いほど、縦座標番号ｍをもつサブグループの数が多くな
り、したがって周波数スペクトルの分布が広くなる。こ
の認識から、周波数スペクトルを所望の通りに成形でき
るという大きな利益が得られる。できるだけ均一な周波
数分布を得るために、周波数スペクトル中で重なり合う
隣接する主要グループｎの調波Ｕnmv の諸周波数が一致
しないように、変調パラメータｆF および△Ｆを設定す
ることができる。高調波Ｕnmv の計算にベッセル関数を
使用すると、周波数スペクトル自体を広くファンアウト
できるだけでなく、機械的固定子共鳴を励起するサブグ
ループｍの高調波を解消することもできる。
いほど、縦座標番号ｍをもつサブグループの数が多くな
り、したがって周波数スペクトルの分布が広くなる。こ
の認識から、周波数スペクトルを所望の通りに成形でき
るという大きな利益が得られる。できるだけ均一な周波
数分布を得るために、周波数スペクトル中で重なり合う
隣接する主要グループｎの調波Ｕnmv の諸周波数が一致
しないように、変調パラメータｆF および△Ｆを設定す
ることができる。高調波Ｕnmv の計算にベッセル関数を
使用すると、周波数スペクトル自体を広くファンアウト
できるだけでなく、機械的固定子共鳴を励起するサブグ
ループｍの高調波を解消することもできる。
【００２４】パルス周波数変調周波数ｆF は基本パルス
周波数Ｆ0 の高調波ｎ・Ｆ0 に対する側波帯周波数の間
隔 ±ｍ・ｆF ±ｖ・ｆ1 を直接決定する。
周波数Ｆ0 の高調波ｎ・Ｆ0 に対する側波帯周波数の間
隔 ±ｍ・ｆF ±ｖ・ｆ1 を直接決定する。
【００２５】剰余については、調波Ｕnmv の位相位置
は、乗数 ［＋ｃｏｓ［２・π（ｎ・Ｆ0 ＋ｍ・ｆF ＋ｖ・ｆ1 ）
ｔ＋．．．］］ 中にある。
は、乗数 ［＋ｃｏｓ［２・π（ｎ・Ｆ0 ＋ｍ・ｆF ＋ｖ・ｆ1 ）
ｔ＋．．．］］ 中にある。
【００２６】半径方向の磁気力による固定子の振動によ
って発生するノイズは、半径方向エアギャップ力の分布
ｐと同じ周波数分布を有する。（通常の非同期機械の調
節方式によって確保されるように）エアギャップ磁気誘
導の基本発振の振幅が一定の場合、半径方向エアギャッ
プ力分布ｐの高調波の振幅Ｐnmv は、上式に従って高調
波の振幅Ｕnmv に正比例することが既知の計算に基づい
て確定されている。
って発生するノイズは、半径方向エアギャップ力の分布
ｐと同じ周波数分布を有する。（通常の非同期機械の調
節方式によって確保されるように）エアギャップ磁気誘
導の基本発振の振幅が一定の場合、半径方向エアギャッ
プ力分布ｐの高調波の振幅Ｐnmv は、上式に従って高調
波の振幅Ｕnmv に正比例することが既知の計算に基づい
て確定されている。
【００２７】Ｐnmv 〜Ｕnmv このことは、基本的に高調波の振幅の減少によってノイ
ズの削減が生じることを意味している。周波数スペクト
ルのファンアウトにより、インバータ出力電圧の高調波
の振幅が減少し、かつもはや意識される個別周波数を示
さず、滑らかなノイズとして知覚されるサウンド・パタ
ーンが生じる。その場合、ノイズ・レベルの低下が認め
られるだけでなく、多くの周波数がスペクトル全体にわ
たって分布するためにより快いノイズも生じる。
ズの削減が生じることを意味している。周波数スペクト
ルのファンアウトにより、インバータ出力電圧の高調波
の振幅が減少し、かつもはや意識される個別周波数を示
さず、滑らかなノイズとして知覚されるサウンド・パタ
ーンが生じる。その場合、ノイズ・レベルの低下が認め
られるだけでなく、多くの周波数がスペクトル全体にわ
たって分布するためにより快いノイズも生じる。
【００２８】図６は、変調方法の最適化および周波数帯
域の解消に使用されるベッセル関数の変化を示す。
域の解消に使用されるベッセル関数の変化を示す。
【００２９】図７は、本発明の方法によるある周波数帯
域を削除した周波数スペクトルの詳細を示す。この削除
は、ベッセル関数の使用に基づく。削除される周波数は
比△Ｆ／ｆF によって決定できる。周波数 ｎ・Ｆ0 ±ｍ・ｆF ±ｖ・ｆ1 における高調波Ｕnmv の振幅は、ベッセル関数 Ｊm （ｎ・△Ｆ／ｆF ） に比例する。
域を削除した周波数スペクトルの詳細を示す。この削除
は、ベッセル関数の使用に基づく。削除される周波数は
比△Ｆ／ｆF によって決定できる。周波数 ｎ・Ｆ0 ±ｍ・ｆF ±ｖ・ｆ1 における高調波Ｕnmv の振幅は、ベッセル関数 Ｊm （ｎ・△Ｆ／ｆF ） に比例する。
【００３０】パラメータ△ＦとｆF を適切に設定するこ
とにより、ある搬送波倍数ｎおよびサブグループｍのベ
ッセル関数をゼロにすることができる。その手順を以下
により詳しく説明する。三角波搬送波信号ｕH の基本パ
ルス周波数Ｆ0 を固定する。サブグループｍの位置は、
パルス周波数変調周波数ｆF の選択によって知られる。
周波数範囲の分布は確認済みの機械的固定子共鳴周波数
を参照して選択できる。ベッセル関数の縦座標番号は、
サブグループの縦座標番号ｍを使って決定できる。周波
数帯域またはサブグループｍを解消するには、以前に確
認済みの縦座標番号の図６によるベッセル関数をゼロに
設定する。ゼロ位置の引数は、比 （ｎ・△Ｆ）／ｆF に等しい。パルス周波数変調周波数ｆF は前もって固定
してある。したがって、周波数スペクトル中で所望のサ
ブグループｍが発生しないように、パルス周波数変調の
周波数偏差△Ｆを選択することができる。選択したサブ
グループｍの削除は、変調指数ａ0 と基本発振周波数ｆ
1 とに依存し、したがって機械の動作点からは独立であ
る。
とにより、ある搬送波倍数ｎおよびサブグループｍのベ
ッセル関数をゼロにすることができる。その手順を以下
により詳しく説明する。三角波搬送波信号ｕH の基本パ
ルス周波数Ｆ0 を固定する。サブグループｍの位置は、
パルス周波数変調周波数ｆF の選択によって知られる。
周波数範囲の分布は確認済みの機械的固定子共鳴周波数
を参照して選択できる。ベッセル関数の縦座標番号は、
サブグループの縦座標番号ｍを使って決定できる。周波
数帯域またはサブグループｍを解消するには、以前に確
認済みの縦座標番号の図６によるベッセル関数をゼロに
設定する。ゼロ位置の引数は、比 （ｎ・△Ｆ）／ｆF に等しい。パルス周波数変調周波数ｆF は前もって固定
してある。したがって、周波数スペクトル中で所望のサ
ブグループｍが発生しないように、パルス周波数変調の
周波数偏差△Ｆを選択することができる。選択したサブ
グループｍの削除は、変調指数ａ0 と基本発振周波数ｆ
1 とに依存し、したがって機械の動作点からは独立であ
る。
【００３１】第２の実施例は、搬送波変調の代わりに空
間ベクトル変調を使用する方法に関するものである。
間ベクトル変調を使用する方法に関するものである。
【００３２】可変パルス周波数によるパルス幅変調法の
インバータ出力電圧Ｕa、b、c の周波数スペクトルの偏移
は、搬送波変調に基づいて実施した。というのは、空間
ベクトル変調に比べて搬送波変調の方が、パルス幅変調
及びパルス周波数変調の時間依存関係をよく表すからで
ある。もちろん、実際の実施はどちらの方法（搬送波変
調と空間ベクトル変調）でも同じ結果が得られる。
インバータ出力電圧Ｕa、b、c の周波数スペクトルの偏移
は、搬送波変調に基づいて実施した。というのは、空間
ベクトル変調に比べて搬送波変調の方が、パルス幅変調
及びパルス周波数変調の時間依存関係をよく表すからで
ある。もちろん、実際の実施はどちらの方法（搬送波変
調と空間ベクトル変調）でも同じ結果が得られる。
【００３３】空間ベクトル変調の説明のため、制御電圧
ｕSta、b、c およびインバータ出力電圧ｕa、b、c を下記の
規則によって空間ベクトル領域に変形する。
ｕSta、b、c およびインバータ出力電圧ｕa、b、c を下記の
規則によって空間ベクトル領域に変形する。
【００３４】
【数４】
【００３５】制御電圧ｕSta、b、c ＝Ｕd ／２・ａ0 ／ｃ
ｏｓ（２πｆ1 ｔ＋δ0 ＋Ｄ）の場合、上記の規則によ
り回転スペクトルが生じる。
ｏｓ（２πｆ1 ｔ＋δ0 ＋Ｄ）の場合、上記の規則によ
り回転スペクトルが生じる。
【００３６】
【数５】
【００３７】インバータ出力電圧ｕa、b、c はスイッチン
グ素子（３）（図１参照）のために±Ｕd ／２値しかと
れないので、所望の連続的に回転する回転ベクトルの複
製は、不完全にしか成功しない。図８ａの表は、３つの
瞬間インバータ出力電圧の可能な組み合わせが８通りし
かなく、そのうち６個の遊離回転ベクトル位置
グ素子（３）（図１参照）のために±Ｕd ／２値しかと
れないので、所望の連続的に回転する回転ベクトルの複
製は、不完全にしか成功しない。図８ａの表は、３つの
瞬間インバータ出力電圧の可能な組み合わせが８通りし
かなく、そのうち６個の遊離回転ベクトル位置
【００３８】
【数６】
【００３９】ならびに２つのゼロ位置
【００４０】
【数７】
【００４１】だけが発散できることを示している。
【００４２】図８ｂに示した「回転ベクトル星形」は、
セクタＩないしＶＩに再分割される。パルス周波数Ｆ＝
Ｆ0 が一定な低調波法の場合、離散回転ベクトルが一定
の順序に従って各パルス周期Ｔ＝１／Ｆ0 ごとに６回変
化する。この離散回転ベクトル順序はあるセクタ内では
常に同じであり、サイクル周期Ｔの経過後に繰り返す。
セクタＩないしＶＩに再分割される。パルス周波数Ｆ＝
Ｆ0 が一定な低調波法の場合、離散回転ベクトルが一定
の順序に従って各パルス周期Ｔ＝１／Ｆ0 ごとに６回変
化する。この離散回転ベクトル順序はあるセクタ内では
常に同じであり、サイクル周期Ｔの経過後に繰り返す。
【００４３】離散回転ベクトル
【００４４】
【数８】
【００４５】が１シーケンス内に有効である期間ｔ
x （ｔx ＝ｔ1 ，ｔ2 ．．．，ｔ6 ）は、変調指数ａ0
と角度δ（ｔ）に依存する。
x （ｔx ＝ｔ1 ，ｔ2 ．．．，ｔ6 ）は、変調指数ａ0
と角度δ（ｔ）に依存する。
【００４６】セクタ番号（Ｉ、ＩＩ、．．．、ＶＩ）
は、回転ベクトルの位置によって決定される。セクタＩ
〜ＶＩの離散回転ベクトル順序は、次のように定義され
る。
は、回転ベクトルの位置によって決定される。セクタＩ
〜ＶＩの離散回転ベクトル順序は、次のように定義され
る。
【００４７】
【数９】
【００４８】期間シーケンス：ｔ１ ｔ２ ｔ３ ｔ４
ｔ５ ｔ６ ただし、ｔ1 ＋ｔ2 ＋ｔ3 ＋ｔ4 ＋ｔ5 ＋ｔ6 ＝Ｔ＝１
／Ｆ0 本発明による方法では、離散回転ベクトル順序は、パル
ス周波数Ｆが可変の場合も同じである。その場合、回転
ベクトル順序のパルス周期Ｔ＝１／Ｆのみが変化する点
が新規である。したがって、１つのシーケンス内の個々
の時間部分ｔ1 、ｔ2 、．．．ｔ6 は、関数Ｆ＝Ｆ0 ＋
△Ｆ・ｓｉｎ（２・π・ｆF ・ｔ＋φF ）にも依存す
る。
ｔ５ ｔ６ ただし、ｔ1 ＋ｔ2 ＋ｔ3 ＋ｔ4 ＋ｔ5 ＋ｔ6 ＝Ｔ＝１
／Ｆ0 本発明による方法では、離散回転ベクトル順序は、パル
ス周波数Ｆが可変の場合も同じである。その場合、回転
ベクトル順序のパルス周期Ｔ＝１／Ｆのみが変化する点
が新規である。したがって、１つのシーケンス内の個々
の時間部分ｔ1 、ｔ2 、．．．ｔ6 は、関数Ｆ＝Ｆ0 ＋
△Ｆ・ｓｉｎ（２・π・ｆF ・ｔ＋φF ）にも依存す
る。
【図１】インバータの概略図である。
【図２ａ】変調信号ｕSta 、搬送信号ｕH およびインバ
ータ出力電圧ｕa の基本電圧変化を示す図である。
ータ出力電圧ｕa の基本電圧変化を示す図である。
【図２ｂ】変調信号ｕSta 、搬送信号ｕH およびインバ
ータ出力電圧ｕa の基本電圧変化を示す図である。
ータ出力電圧ｕa の基本電圧変化を示す図である。
【図２ｃ】変調信号ｕSta 、搬送信号ｕH およびインバ
ータ出力電圧ｕa の基本電圧変化を示す図である。
ータ出力電圧ｕa の基本電圧変化を示す図である。
【図２ｄ】変調信号ｕSta 、搬送信号ｕH およびインバ
ータ出力電圧ｕa の基本電圧変化を示す図である。
ータ出力電圧ｕa の基本電圧変化を示す図である。
【図３】一定な搬送波周波数による低調波法の固定子電
圧の周波数スペクトルを示す図である。
圧の周波数スペクトルを示す図である。
【図４】パルス幅変調およびパルス周波数変調での本発
明の方法による固定子電圧の周波数スペクトルのファン
アウトを示す説明図である。
明の方法による固定子電圧の周波数スペクトルのファン
アウトを示す説明図である。
【図５】本発明の方法によりよく広くファンアウトした
周波数スペクトルを示す図である。
周波数スペクトルを示す図である。
【図６】ベッセル関数を示す図である。
【図７】周波数帯域を削除した周波数スペクトルの詳細
図である。
図である。
【図８ａ】第２の実施例による、空間ベクトル変調法に
よるインバータ出力電圧と回転ベクトル星形の可能な組
み合わせを示す表である。
よるインバータ出力電圧と回転ベクトル星形の可能な組
み合わせを示す表である。
【図８ｂ】第２の実施例による、空間ベクトル変調法に
よるインバータ出力電圧と回転ベクトル星形の可能な組
み合わせを示す表である。
よるインバータ出力電圧と回転ベクトル星形の可能な組
み合わせを示す表である。
１ ３相パルス・インバータ ２ 電気機能 ３ スイッチング素子 ４ 変調器
Claims (6)
- 【請求項１】 インバータ出力電圧のパルス・パターン
を発生させるのに使用されるインバータのスイッチング
素子（３）を制御するためのスイッチング・パルスが搬
送波変調または空間ベクトル変調によって生成される、
パルス・インバータ（１）によって給電される機械
（２）の低ノイズ運転のための方法であって、スイッチ
ング素子（３）を制御するためのパルス・パターンが数
学的関数として計算され、搬送波変調のパルス周波数
（Ｆ）または回転ベクトル・シーケンスの反転周期
（Ｆ）が、妨害高調波をもたらす周波数成分が削減また
は解消されるように変化することを特徴とする方法。 - 【請求項２】 搬送波変調の搬送信号（ｕH ）のパルス
周波数（Ｆ）または回転ベクトル・シーケンスの反転周
期（Ｆ）が、好ましくはパルス・パターン発生のために
正弦波形で変化することを特徴とする請求項１に記載の
方法。 - 【請求項３】 インバータ出力電圧（ｕa 、b 、c ）の
高調波成分（Ｕnm v ）が、パルス周波数変調の周波数偏
移（△Ｆ）とパルス周波数変調のパルス周波数変調周波
数（ｆF ）というパラメータを用いて数学的関数により
決定されることを特徴とする請求項１または２に記載の
方法。 - 【請求項４】 インバータ出力電圧（ｕa 、b 、c ）の
高調波成分（Ｕnm v ）が、変調パラメータの比（ｎ．△
Ｆ／ｆF ）を引数とするベッセル関数に依存することを
特徴とする、請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 周波数スペクトルのサブグループ（ｍ）
へのファンアウトが比（ｎ．△Ｆ／ｆF ）の増加によっ
て増大し、高調波（Ｕnmv ）の振幅がその比の増加によ
って減少することを特徴とする請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 周波数スペクトルのサブグループ（ｍ）
が、サブグループ（ｍ）に属するベッセル関数Ｊｍ
（ｎ．△Ｆ／ｆF ）がゼロになるように変調パラメータ
の比（ｎ．△Ｆ／ｆF ）を固定することによって解消で
きる請求項４または５に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH94108512.8 | 1994-06-03 | ||
| EP94108512A EP0685923B1 (de) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | Geräuscharmer Betrieb einer von einem Pulswechselrichter gespeisten Maschine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07337089A true JPH07337089A (ja) | 1995-12-22 |
Family
ID=8215989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7136876A Pending JPH07337089A (ja) | 1994-06-03 | 1995-06-02 | パルス・インバータで給電される機械の低ノイズ運転 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5625542A (ja) |
| EP (1) | EP0685923B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07337089A (ja) |
| CN (1) | CN1042278C (ja) |
| AT (1) | ATE183860T1 (ja) |
| BR (1) | BR9502659A (ja) |
| CA (1) | CA2149112A1 (ja) |
| DE (1) | DE59408662D1 (ja) |
| FI (1) | FI952639A (ja) |
| HK (1) | HK1018581A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10127089A (ja) * | 1996-10-02 | 1998-05-15 | Lucent Technol Inc | 回転機械から放射されるトーン性エネルギーを削減する方法 |
| JP2010529821A (ja) * | 2007-06-01 | 2010-08-26 | ディーアールエス パワー アンド コントロール テクノロジーズ インコーポレーテッド | ３レベル中性点固定変換装置及びその制御方法 |
| KR101137576B1 (ko) * | 2002-07-31 | 2012-04-19 | 에스엠씨 일렉트리칼 프로덕츠, 인크 | 중간 내지 고 전압의 3레벨 이상의 ａｃ 구동 인버터 브리지를 구동하는 저 전압 2레벨 6펄스 인덕션 모터 제어기 |
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| JP2003513594A (ja) | 1999-09-16 | 2003-04-08 | デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | 不均衡状態に起因するモータトルクリップルの最小化 |
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| US6694287B2 (en) | 2001-08-30 | 2004-02-17 | Delphi Technologies, Inc. | Phase angle diagnostics for sinusoidal controlled electric machine |
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| BRPI0702291A2 (pt) * | 2007-05-17 | 2008-12-30 | Whirlpool Sa | mÉtodo e sistema de reduÇço de interferÊncia eletromagnÉtica em um sistema de refrigeraÇço |
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- 1994-06-03 DE DE59408662T patent/DE59408662D1/de not_active Revoked
- 1994-06-03 EP EP94108512A patent/EP0685923B1/de not_active Revoked
-
1995
- 1995-05-09 CA CA002149112A patent/CA2149112A1/en not_active Abandoned
- 1995-05-24 US US08/449,306 patent/US5625542A/en not_active Expired - Fee Related
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- 1995-06-02 CN CN95107184A patent/CN1042278C/zh not_active Expired - Fee Related
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